Informe 2 Campo Electrico

2015

Experiencia N° 2: Campo Eléctrico

Integrantes: • •

•

•

Lizonde Peredo, James Machado Pereyra Rodrigo Jiménez Huwanga Huwanga Alex ashuallan!ui Manri!ue "e#in $r an

Universid ad Nacional Mayor de

La%oratorio de &'sica III: (lectricidad y

EXPERIENCIA N° 2: CAMPO ELÉCTRICO

En el tiene

INTRO 6CCI 7N

presente infore se !oo "n "n#li$#$ lo%r#r enten$er enten$er &s #!er!# #!er!# $e l# n#t'r#le(# ) !#r#!ter*sti!#s $el !#po el+!tri!o, #s* !oo !opren$er &s # fon fon$o so-r o-re l#s l*ne# ne#s $e f'e f'er(#, l#s l*ne# ne#s e.'ipoten!i#les, e.'ipoten!i#les, ) poten!i#l el+!tri!o/ P#r# l# eperien!i# se eple 2 ele!tro$os .'e p'estos en 'n e$io #%'# !on s#l3 ) !on #)'$# $e 'n 'lt*etro se pro!e$e # e$ir el poten!i#l el+!tri!o/ Por e$io $e l# e$i!in $el poten!i#l el+!tri!o se p'$o $eterin#r $eterin#r l#s l*ne#s $e f'er(# ) se lo%r 4#ll#r el !#po el+!tri!o E p#r# 'n# $eterin#$# $eterin#$# se!!in/

18 La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


•

)ra*car

O9ETI O;

#ecindad

las l ' n eas e!ui+ot e!ui+otenc enciale iales s en la de d os con*gu *guraciones de

carga electrodos-. •

alcular la di/erencia de +otencial entre dos +untos.

•

alcular la intensidad media del cam+o eléctrico.

•

(stu (studi diar ar las las cara caract cter er's 'sti tica cas s +rin +rinci ci+a +ale les s del del cam+ cam+o o eléctrico.



Es

'n# 'n#

>6NA MENT O TEORI CO

CAMPO ELÉCTRICO 'n
P q0

Colo!#os 'n# !#r%# $e pr'e-# . 0 en P, !on l# !on$i!in .'e . O3, ento enton! n!es es 4#ll 4#ll# #os os l# f'er f'er(# (# entr entre e l#s l#s !#r !#r%#s %#s 's#n 's#n$o $o l# le) le) $e Co'l'-/ 

;e $e"ne el !#po el+!tri!o en P: 18 La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


Es iport#nte .'e . 0 0 !#r%# $e pr'e-#3 p#r# .'e no se pro$'(!# 'n# n'e<# $istri-'!in $e l# !#r%# = ) $e l'%#r # 'n n'e
LINEAS DE CAMPO ELÉCTRICO ;on lien(# i#%in#ri#s, !ontin'#s, e!epto en l#s !#r%#s p'ntifores o en los p'ntos $on$e el E es n'lo/ Est#s l*ne#s nos $#n l# $ire!!in $el !#po el+!tri!o, tr#(#n$o 'n# t#n%ente # est# l*ne#/ Est#s l*ne#s se ori%in#n en !#r%#s positi<#s ) terin#n en !#r%#s ne%#ti<#s El n?ero $e lien(# .'e se ori%in#n o terin#n so-re 'n# !#r%# es propor!ion#l #l <#lor $e $i!4# !#r%#/ Re%io e%ione ness $on$ $on$e e l# $ensi ensi$ $#$ $e l*ne l*ne#s #s l*n l*ne# e#ss por por 'ni$ 'ni$#$ #$ $e s'per"!ie3 son %r#n$es in$i!#r# .'e el <#lor $el !#po el+!tri!o es %r#n$e, es $e!ir l# $ensi$#$ $e lien(# es $ire!t#ente propor!ion#l propor!ion#l #l <#lor $el !#po el+!tri!o/ #@o !on$i!iones ele!trost&ti!#s, l#s l*ne#s $e !#po lle%#n o s#len $e l# s'per"!ie $e 'n !on$'!tor en for# perpen$i!'l#r/ perpen$i!'l#r/

LINEAS EQUIPOTENCIALES 6n# s'per"!ie e.'ipoten!i#l es el l'%#r %eo+tri!o $e los p'ntos $e 'n !#po es!#l#r en los !'#les el poten!i#l $e !#po o <#lor n'+ri!o $e l# f'n!in .'e represent# el !#po, es !onst#nte/ L#s s'per"!ies e.'ipoten!i#les p'e$en !#l!'l#rse eple#n$o l# e!'#!in $e Poisson/ El !#so &s sen!illo p'e$e ser el $e 'n !#po %r#

LINEAS DE UER!A 6n# l*ne# $e f'er(# o l*ne# $e B'@o, nor#lente en el !onteto $el ele!tro#%netiso,, es l# !'r<# !')# t#n%ente propo ele!tro#%netiso propor! r!ion ion# # l# $ir $ire!!i e!!in n $el !#po en ese ese p'nt p'nto o/ Coo Coo res'l res'lt# t#$o $o,, t#t#-i+ i+n n es perpen$i!'l#r # l#s l*ne#s e.'ipoten!i#les en l# $ire!!in !on


E;A RROL LO EXPE RIME NTAL

MATERIALES      

u%eta de #idrio 0olt'metro (lectrodo m1#il ex+lorador Alam%res conectores ucharadita de sal com2n Agua

C$%e&a de 'idrio( A)$a y Sal

*$e)o de Elec&rodos Elec&rodos de Co%re Co+%re $en&e '

P$n&a de ,r$e%a

Paso"# 18 La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


Ar# el !ir!'ito $el es.'e#/ El
Paso-#

6-i.'e en for# $e"niti<# los ele!tro$os so-re el fon$o $e l# !'-et# $e
Paso/#

En !#$# 'n# $e l#s $os 4o@#s $e p#pel ilietr#$o tr#!e 'n siste# $e !oor$en#$#s X, '-i!#n$o el ori%en en l# p#rte !entr#l $e l# 4o@#, $i-'@e el !ontorno $e !#$# ele!tro$o en l#s posi!iones .'e .'e$#r&n $e"niti<#ente en l# !'-et#/

Paso#

;it'+ 'n# $e l#s 4o@#s $e p#pel ilietr#$o $e-#@o $e l# !'-et# $e
Paso+#

E!4e l# sol'!in ele!trol*ti!# en el re!ipiente f'ente $e
Paso1#



;in 4#!er !ont#!to !on los ele!tro$os i$# l# $iferen!i# $e poten!i#l entre ellos #!er!#n$o el ele!tro$o $e pr'e-# # !#$# 'no $e los otros $os !#si por !ont#!to ) to#n$o not# $e l#s le!t'r#s $el
Dele!tro$os  ele!tro$o pl#!# F ele!tro$o #nillo Paso2#

;ele!!ione 'n n?ero $e l*ne#s e.'ipoten!i#les por !onstr'ir/ !onstr'ir/

Paso3# Enton!es el s#lto $e poten!i#l entre l*ne# ser&:

N: n?er n?ero o $e l*ne#s l*ne#s e.'ipoten!i#les/

Paso"0#

espl#!e l# p'nt# $e pr'e-# en l# !'-et# ) $eterine p'ntos p#r# los !'#les l# le!t'r# $el
Paso ""# 6n# los p'ntos $e i%'#l poten!i#l e$i#nte tr#(o !ontin'o, 4#-r& 6$/ $eterin#$o !#$# 'n# $e l#s s'per"!ies 2, G, H, 5,/

CUESTIONARIO "4 De& e&er er5 5in ine e la 5a 5a)n )ni& i&$ $d de dell ca5 a5,o ,o el el6c 6c&&ri rico co en& n&re re la las s l7 l7ne neas as eq eq$i $i,o ,o&e &enc ncia iale les s 8e 8ell ca5 a5,o ,o el6c&rico es $ni9or5e: 8Porq$e: P#r# resol
n$e: E :  F A : $ : L*ne# 1

#3 1/5

Intensi$#$ $el !#po el+!tri!o Poten!i#l $e 'n p'nto A )  respe!ti<# i<#ente $ist#n!i# entre $os l*ne#s e.'ipoten!i#les -3 G

$3 0/0K

EJ3 25


EXPERIENCIA N° 2: CAMPO ELÉCTRICO 2 G

1 0/5

G/5 H/5

0/1 0/1H

25 28/K

El !#po el+!tri!o es 'nifore, si por.'e en !#$# p'nto $e l#s l*ne l*ne#s #s e.'i e.'ipo pote ten! n!i# i#le less # 'n# 'n# is is# # $ist# $ist#n! n!i# i# el <#lo <#lorr $e l# intensi$#$ $e !#po no <#r*# s#l
-4 En s$ )r;o L#s l*n l*ne#s e#s e.'i e.'ipo pote ten n!i#l !i#les es f'er 'eron %r#" r#"!#$ !#$#s en el p#pel #pel ilietr#$o l# !'#l est# #$@'nt# en el #r!4i
.4 8C 8C?5 ?5o o se ser7 r7an an la las s l7n l7nea eas s eq eq$i $i,o ,o&e &enc ncia iale les s si lo los s elec&rodos son de di9eren&es 9or5as:

L#s l*ne#s e.'ipoten!i#les to#r#n l# for# $el ele!tro$o/ As* si el ele!tr ele!tro$o o$o es 'n# pl#!# pl#!# re!t# re!t#n%' n%'l#r l#r l#s l#s l*n l*ne#s e.'i e.'ipo potten!i en!i#l #les es ser& ser&n n re!t re!t#s #s p#r#l p#r#lel el#s #s,, si el ele! ele!tr tro$ o$o o es 'n# pl#!# !ir!'l#r l#s l*ne#s e.'ipoten!i#les ten$r*# r*#n for# !ir!'l#r/

L# e@or for# $e represent#r !oo el pote poten! n!i# i#ll el+! el+!tr tri! i!o o <#r* <#r*# # # tr#< tr#<+s +s $e 'n o-@e o-@eto to !#r% !#r%#$ #$o o es en!ontr#n$o l#s re%iones $on$e el poten!i#l es el iso/ Est#s re%io e%ione ness son son !ono !ono!i !i$# $#ss !oo !oo s'pe s'per" r"!i !ies es e.'i e.'ipo pote ten! n!i# i#le les/ s/ En $os $iensiones se p'e$en represent#r !on l*ne#s/ M'!4o !'i$#$o )# .'e en los $i#%r##s p'e$e p#re!er .'e se est&n represent#$os "%'r#s $e $os $iensiones, ientr#s .'e en re#li$#$ se est&n represent#$#s s'per"!ies $e tres/

/4 8Por q$6 n$nca eq$i,o&enciales:

se

cr$>an

las

l7neas

N'n!# se !r'(#n, p'es si lo 4i!ier#n, no po$r*# $eterin#rse l# $ire!!in .'e ten$r*# l# f'er(# so-re 'n# !#r%# en el p'nto $e 18 La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


interse!!in/ Coo l# f'er(# en !'#l.'ier p'nto solo p'e$e tener 'n# sol# $ire!!in, es e
12   2  1 3 .

;e s#-e .'e p#r# tr#sl#$#r 'n p'nto # s' iso p'nto el tr#-#@o es !ero por.'e en s* no se 'e
enton! enton!es es

 2  1  0

)

2  1

L#s l*ne#s e.'ipoten!i#les e.'ipoten!i#les no se !r'(#n, )# .'e ten$r*#os en 'n p'nto, p'nto, $os <#lor <#lores es $ifer $iferent entes es $e poten! poten!i#l i#l el+!tr el+!tri!o i!os/ s/ Es $e!ir $e!ir ten$r* ten$r*#o #oss $os <#lor <#lores es $ifer $iferent entes es $e !#po !#po el+!tr el+!tri!o i!o p#r# p#r# 'n iso p'nto ) eso es iposi-le/

4Si $s&ed i5a)inaria5en&e coloca $na car)a de ,r$e%a en $na corrien&e elec&rol7&ica 8C$;l ser; s$ ca5ino de recorrido: Coo l#s l*ne#s $e f'er(# se $iri%en $es$e el ele!tro$o positi
+4 8P 8Por or q$ q$6 6 las l7neas l7neas de 9$ 9$er er>a >a de de%e %en n 9o 9or5 r5ar ar $n ;n) n)$l $lo o re rec& c&o o co con n la las s l7 l7n nea eas s eq eq$i $i,o ,o&&en enci cia ale les s c$ando las cr$>an: 18 La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


Nin%'n# $e l#s l*ne#s $e f'er(#s epie(# o terin# en el esp#!io .'e ro$e# l# !#r%#/ To$# l*ne# $e f'er(# $e 'n !#po ele!tr ele!trost ost&ti &ti!o !o es !ontin !ontin'# '# ) epie( epie(# # so-re so-re 'n# !#r%# !#r%# positi positi<# <# lle%#n$o # 'n# !#r%# ne%#ti<# en el otro/ otro/ Coo l# ener%*# poten!i#l $e 'n !'erpo !#r%#$o es l# is# en to$os p'ntos $e l# s'per"!ie e.'ipoten!i#l $#$#, se $e$'!e .'e no es ne!es#rio re#li(#r tr#-#@o el+!tri!o3 p#r# o
14El &ra%a=o reali>ado ,ara &rans,or&ar la $nidad de car)a de $n elec&rodo a o&ro es# ;i se !onsi$er# el tr#-#@o re#li(#$o p#r# tr#nsport#r 'n# !#r%# $es$e 'n p'nto 4#st# otro en l*ne# re!t#, -#@o l# #!!in $e 'n !#po el+!tri!o %ener#$o por otr# !#r%#, ese tr#-#@o $epen$er& $e l# f'er(# e@er!i$#/ Es# f'er(#, por l# le) $e Co'lo-, ser& el pro$'!to $e l#s !#r%#s $i

Coo Coo el el E  !#po !#po el+! el+!tr tri!o i!o 'ni 'nifo for re/ e/ Es .'e .'e se !'p !'ple le l# for'l# #nterior/ #to: Reepl#(#n$o $#tos: 505 e #.'*:

24 Sien Siendo do

el error a%so a%sol$&o l$&o de E es#

Error #-sol sol'to: ;e o-tiene $e l# s'# $e los errores $el instr'ento ) el #le#torio/ EA  Ei  E# Ei0 En este !#so no <#os # !onsi$er#r el error $e le!t'r# *ni# p'es se o-t'
#3 1 /5 1 0 /5

-3 G G /5 H /5

$3 0/0K 0 /1 0/1H

EJ3 25 25 28/K

Teneos: Teneos: X  ΣE J n  S8/KJ G  2K/2

34



34

54 5  1/KS05K2S5

E# 

 G/K

EA  Ei  E#  0  G/K  G/K

34 El error rela&ivo rela&ivo de la 5edida de de E es# Error rela&ivo# Es l# r#(n $el error #-sol'to ) el <#lor proe$io $e l# e$i$#/

ER  EA J X ER  G/KJ2K/2  0/1GSH0H5802 En por!ent#@e ser& ER U  ER 100 1G/SH0H5802

"04 "04 8Q$ Q$6 6 se se5e 5e=a =an> n>a a y di9 di9er eren enc cia e@ e@is is&e &e en& n&rre $n $n ca5,o el6c&rico y $n ca5,o )ravi&a&orio: Se5e=an>as# Ca5,o El6c&rico#

El !#po el+!tri!o es !onser<#ti

;i !olo!#os 'n# !#r%# $e pr'e-# $entro $el !#po el+!tri!o, est# eperient# 'n# f'er(# $e #tr#!!in o rep'lsin3/ El !#po el+!tri!o p'e$e represent#rse e$i#nte l*ne#s $e f'er(# s#lien$o $e l# f'ente .'e lo %ener# si tiene !#r%# positi<#3 o entr#n$o si l# !#r%# es ne%#ti<#3 Ca5,o ravi&a&orio#

T#-i+n T#-i+n es !onser<#ti
Di9erencias# presen ent# t# slo slo en !'er !'erpo poss !#r !#r%#$o %#$oss Ca5,o Ca5,o El6c&r El6c&rico ico## se pres el+!tri!#ente, si 'n !'erpo no tiene !#r%#, este no %ener# !#po el+!tri!o/ !'erpo po !'#l !'#l.' .'ie ier# r# ne!e ne!es#r s#ri# i#e ent nte e Ca5,o Ca5,o ravi&a&o ravi&a&orio# rio# 6n !'er %ener# !#po %r#
""4 Si el ,o&encial el6c&rico es cons&an&e a &rav6s de $na de&er5inada re)i?n del es,acio 8Q$6 ,$ede decirse acerca del ca5,o el6c&rico en la 5is5a: E@,liq$e P#rt#os $e n'e
UF

= κ E

U0 . 18

La%oratorio La%orator io de &'sica III: (lectricidad (lectricidad y


Esto sto in$ in$i!# i!# .'e si l# l&in &in# # $e $iel+ iel+!t !tri ri!o !o est est& inse insert rt#$ #$# # p#r! p#r!i# i#l len ente te en el !#p# !#p#!i !ito torr 'n# 'n# $ist $ist#n #n!i !i# # , el tr#tr#-#@ #@o o p#r# p#r# $espl#(#rl# 'n# $ist#n!i# $ est#r& #so!i#$# !on el tr#-#@o $e l# f'er(# el+!tri!# $e-i$o # l# inter#!!in el+!tri!# entre l#s pl#!#s ) el $iel $iel+! +!tr tri! i!o o $6, $6, ) el tr#tr#-#@ #@o o re#li e#li(# (#$o $o por por l# f'en f'ente te p#r# p#r# #ntener l# $iferen!i# $e poten!i#l !onst#nte entre l#s pl#!#s $ f ,

dW

=

Fdx Fdx

=

dW f

−

dU.

El tr#-#@o re#li(#$o por l# f'ente p#r# $espl#(#r 'n eleento $e !#r%# el+!tri!# $. !'#n$o l# $iferen!i# $e poten!i#l es  0, res'lt#:

dW f

=

V0 dq.

Por otr# otr# p#rt p#rte, e, el in!r in!re een ento to en l# ener ener%* %*# # #so! #so!i# i#$o $o !on !on el in!reento en l# !#r%# en l#s pl#!#s, !on el poten!i#l el+!tri!o !onst#nte, es: V dq 1 = dU = 0 dW f . 2 2 Enton!es el tr#-#@o tot#l res'lt#: dW = Fdx = 2dU − dU dW = Fdx = dU;

Por lo .'e l# f'er(# es:  dU  F( x ) =   , dx  V en $on$ $on$e e el s'-* s'-*n$i n$i!e !e 0 in$i!# .'e el poten!i#l el+!tri!o per#ne!e !onst#nte/ C'#n C'#n$o $o el $iel $iel+! +!tri tri!o !o se en!' en!'en entr tr# # inse insert rt#$ #$o o p#r! p#r!i# i#l len ente te l# ener%*# #l#!en#$# es: 0

U( x )

=

[1 + ( κ E − 1) ( x / a) ]U0 ,

) l# f'er(# so-re el $iel+!tri!o es:

F( x )

=

F( x )

=

d dx

{ [1 + ( κ E − 1) ( x / a) ]U0 },

( κ E − 1)

U0 a

,

en l# $ire!!in en .'e !re!e / Esto si%ni"!# .'e si se $ese# s#!#r #l $iel+!tri!o $el interior $el !#p#!itor se $e-e !ontr#rrest#r # est# f'er f'er(# (# .'e .'e tr#t tr#t# # $e #nt #nten ener er #l $iel $iel+! +!tri tri!o !o en el inte interio riorr $el $el !#p#!itor/



CONC L6;IO NE;

•

P#r# 'n !'erpo .'e se en!'entr# en!'entr# # 'n# $ist#n!i# $ist#n!i# in"nit#ent in"nit#ente e l#r%# $e 'n# !#r%# p'nt'#l, enton!es el tr#-#@o re#li(#$o p#r# #tr# #tr#er er $i!4 $i!4o o !'er !'erpo po 4#st 4#st# # l# !#r !#r%# p'nt p'nt'# '#ll se $eno $enoi in# n# Poten!i#l A-sol'to/

•

L#s l*ne#s $e f'er(# for#n 'n &n%'lo re!to !on l#s l*ne#s e.'i e.'ipo pote ten! n!i# i#le les, s, )# .'e .'e #l ser ser l#s l#s pri prier er#s #s p#r# p#r#le lel# l#ss # l# s'per"!ie $el !'erpo, es $e!ir, s#len t#n%en!i#lente # este, ientr#s .'e l#s l*ne#s e.'ipoten!i#les son perpen$i!'l#res #l pl#no $e l# s'per"!ie, !on lo .'e #-#s l*ne#s #l !r'(#rse for#n 'n &n%'lo re!to/

•

L#s l*ne#s $e f'er(# .'e s#len $el !#po el+!tri!o n'n!# se !r'(#n entre s*, $e-i$o # .'e p#r# !#$# p'nto $e l# !#r%# positi<# $e $on$e s#len, le !orrespon$e otro p'nto ?ni!o ) $iferente $e l# !#r%# ne%#ti<# # l# .'e lle%#/

•

En 'n !#p !#po o el+! el+!tr tri! i!o o 'nif 'nifor ore e,, l# #%n #%nit it'$ '$ $e est# est# es !onst#nte # lo l#r%o $e to$o p'nto $el re!orri$o $e l# p#rt*!'l#, )# .'e el !#po el+!tri!o es in$epen$iente $e l# tr#)e!tori# $es!rit#/

•

El !#p !#po o el+! el+!tr tri! i!o o es 'n# 'n# #%n #%nit it'$ '$

#ni #ni"e "est st# # en l*ne l*ne#s #s $e f'er f'er(# (# .'e .'e tien tienen en 'n# 'n# $ir $ire!!i e!!in n,, #%nit'$ ) senti$o/ •

El pote poten! n!i# i#ll el+! el+!tr tri! i!o o rel#! el#!io ion# n# en prop propor or!i !in n $ir $ire!t# e!t# l# #%nit'$ #%nit'$ $e !#po el+!tri!o ele!trost&ti ele!trost&ti!o !o %ener#$o %ener#$o por !#$# !#r !#r%# !on !on respe espe!t !to o # 'n# 'n# !#r !#r%# p'nt p'nt'# '#ll $e refer eferen en!i !i# # e in
Refer en!i# i-lio %r&"! #/

Ca5,os y Ondas4 M#r!elo Alonso >inn

ol'en II

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Elec&ricidad y Ma)ne&is5o ;EAR; >RANCI;/ ;EXTA EICI7N/ MARI/

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Informe 2 Campo Electrico

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